Sr Examen

Ecuación diferencial yxy'=1-x^2

El profesor se sorprenderá mucho al ver tu solución correcta😉

v

Para el problema de Cauchy:

y() =
y'() =
y''() =
y'''() =
y''''() =

Gráfico:

interior superior

Solución

Ha introducido [src]
  d                    2
x*--(y(x))*y(x) = 1 - x 
  dx                    
$$x y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 1 - x^{2}$$
x*y*y' = 1 - x^2
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 1 - x^{2}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{1 - x^{2}}{x}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \frac{1}{y{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\frac{1}{y{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - x + \frac{1}{x}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = dx \left(- x + \frac{1}{x}\right)$$
o
$$dy y{\left(x \right)} = dx \left(- x + \frac{1}{x}\right)$$

Tomemos la integral de las dos partes de la ecuación:
- de la parte izquierda la integral por y,
- de la parte derecha la integral por x.
$$\int y\, dy = \int \left(- x + \frac{1}{x}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{y^{2}}{2} = Const - \frac{x^{2}}{2} + \log{\left(x \right)}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} - x^{2} + 2 \log{\left(x \right)}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} - x^{2} + 2 \log{\left(x \right)}}$$
Respuesta [src]
           ____________________
          /       2            
y(x) = -\/  C1 - x  + 2*log(x) 
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} - x^{2} + 2 \log{\left(x \right)}}$$
          ____________________
         /       2            
y(x) = \/  C1 - x  + 2*log(x) 
$$y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} - x^{2} + 2 \log{\left(x \right)}}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 6.2901547121690315)
(-5.555555555555555, 8.277845941334105)
(-3.333333333333333, 9.340994054797356)
(-1.1111111111111107, 9.743380695632029)
(1.1111111111111107, 0.40927251619122734)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 6.29567287026948e-66)
(7.777777777777779, 8.388243567339678e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)